2.3 Расчет усилия закрепления

Сила Q, необходимая для закрепления заготовки, должна предотвратить возможный отрыв заготовки от установочных элементов приспособления, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление в процессе обработки.

Исходными данными для расчета силы зажима и параметров силового привода являются:

-силы и моменты, действующие на объект во время технологического процесса;

-схемы расположения установочных и зажимных элементов;

-точка приложения и направление усилий закрепления.

Для выполнения расчетов усилия закрепления составляется расчетная схема. На ней показывается:

-контур детали;

-расположение опор;

-точка приложения и направление действующих усилий резания;

-точка приложения и направление действия усилий закрепления;

-направление реакций в опорах;

-направление сил трения в точках приложения усилий закрепления и в опорах;

-геометрические параметры, необходимые для расчетов.

Для схемы, приведенной на рис. 6 описание может быть следующим. При фрезеровании со стороны инструмента на заготовку воздействуют вертикальная и горизонтальная составляющие силы резания, а также составляющая силы резания . Сила стремится сдвинуть заготовку относительно ее оси. Этому противодействуют две силы трения , возникающие в местах контакта обрабатываемой детали с приспособлением и сила трения , возникающая в месте контакта зажимного устройства и заготовки. Сила стремится повернуть обрабатываемую деталь относительно ее оси. Этому противодействуют моменты сил трения , возникающих в местах контакта опор с заготовкой и момент силы трения , возникающий в месте приложения усилия Q. Сила стремится прижать заготовку к приспособлению. Вследствие действия силы и усилия закрепления Q будут возникать реакции в опорах R, в местах контакта заготовки и приспособления. Сила , в данном случае, действует как составляющая усилия закрепления.

Рисунок 6-Расчетная схема для определения усилий закрепления

Расчет усилия закрепления выполняется на основе составления уравнений равновесия заготовки. Число уравнений зависит от числа составляющих силы резания. Для каждой составляющей силы резания рассчитывается своя составляющая усилия закрепления. Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики. Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления;

коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовке (для черновой обработки );

коэффициент, увеличение силы резания вследствие затупления инструмента (для материала инструмента Т15К6 - );

коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при непрерывном резании;

коэффициент, учитывающий непостоянство зажимного усилия (для гидропривода );

коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток при ручном закреплении заготовок (для механизированных приводов );

коэффициент, учитывающий неопределенность контакта заготовки с установочными элементами (для опорного элемента с большой площадью контакта ).

Тогда коэффициент надежности равен:

Для схемы, приведенной на рис.6, уравнения равновесия заготовки под действием усилий резания будут иметь вид:

Выразим силы трения через соответствующие составляющие усилия закрепления:

где

f – коэффициент трения заготовки об приспособление (для пары трения сталь-сталь f=0.15).

Тогда уравнения (1),(2) и (3) будут иметь вид:

Из уравнений (1’) и (2’) и выразим :

Суммарное усилие закрепления равно:

Определяем по [4, с.293]:

Тогда составляющие усилия закрепления равны:

Усилие закрепления: